Katodoluminescencja

Katodoluminescencja, elektronoluminescencja – zjawisko luminescencji występujące w izolatorach i półprzewodnikach.

Katodoluminescencja swoją genezę ma w rekombinacji pary elektron–dziura wytworzonej przez wybicie elektronu walencyjnego. Wielkość takiego przejścia zależy od szerokości przerwy energetycznej materiału. Szerokość przerwy zależy od temperatury, struktury krystalicznej, ilości wtrąceń oraz koncentracji defektów[1].

Współczesna katodoluminescencja jest stosowana nie tylko do obrazowania luminescencji, lecz także do szczegółowej charakterystyki lokalnych właściwości materiałów. W połączeniu ze skaningowym mikroskopem elektronowym umożliwia wykonywanie spektroskopowych i hiperspektralnych map o wysokiej rozdzielczości przestrzennej. Analiza intensywności, energii oraz szerokości linii emisji pozwala badać m.in. defekty, naprężenia i lokalne niejednorodności materiału. W przypadku GaN wykazano również możliwość ilościowego określania lokalnej koncentracji nośników związanej z domieszkowaniem krzemem, w szerokim zakresie koncentracji i z rozdzielczością nanometryczną[2].

Katodoluminescencja jest szczególnie użyteczna w badaniu defektów strukturalnych półprzewodników, takich jak dyslokacje. Lokalnemu występowaniu dyslokacji mogą towarzyszyć zmiany intensywności luminescencji, energii emisji i jej szerokości spektralnej, związane m.in. z rekombinacją nieradiacyjną, lokalnymi naprężeniami oraz segregacją domieszek. Hiperspektralne mapowanie CL umożliwia analizę tych efektów przestrzennie, a także powiązanie lokalnych właściwości materiału z działaniem urządzeń półprzewodnikowych[3].

Rozwinięciem tej techniki jest katodoluminescencja czasowo-rozdzielcza (TRCL, time-resolved cathodoluminescence), w której oprócz widma i położenia emisji rejestrowana jest również jej dynamika czasowa. TRCL umożliwia badanie lokalnych procesów rekombinacji i relaksacji nośników oraz porównanie właściwości różnych obszarów materiału. W przypadku GaN wykazano możliwość wykorzystania analizy TRCL do określania udziału różnych mechanizmów rekombinacji, w tym rekombinacji Shockleya–Reada–Halla, radiacyjnej i Augera[4].

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ Robert W. Kelsall, Ian W. Hamley, Mark Geoghegan (red.), Nanotechnologie, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2008, ISBN 978-83-01-15537-7.
  2. ↑ Zakariae M’qaddem i inni, High-Resolution Cathodoluminescence Mapping for Doping Quantification across a Wide Range of Silicon Concentrations in GaN Epitaxial Layers, „Nano Letters”, 26 (16), 2026, s. 5514–5521, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6c00619 [dostęp 2026-08-26] (ang.).
  3. ↑ Zakariae M’Qaddem i inni, Microscopic impact of isolated and clustered threading dislocations on GaN-on-GaN Schottky diode performance, „Nanotechnology”, 37 (32), 2026, art. nr 325201, DOI: 10.1088/1361-6528/ae93c1 [dostęp 2026-08-26].
  4. ↑ Konrad Sakowski i inni, On method of estimating recombination rates by analysis of time-resolved luminescence, „Journal of Luminescence”, 269, 2024, art. nr 120473, DOI: 10.1016/j.jlumin.2024.120473 [dostęp 2026-08-26] (ang.).
This article is issued from Wikipedia. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.